高中苏教版 (2019)专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化第1课时课时训练

第二单元　化学能与电能的转化

第1课时　原电池的工作原理

基础过关练

题组一　原电池的形成条件

1.(2021东北三省高二上联考)选用稀H2SO4、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒,组成下图所示的原电池装置(只有两个电极),观察到电流计G的指针均明显偏转,则其可能的组合共有              (　　)

A.6种　　　　　　　　B.5种　　　　

C.4种　　　　　　　　D.3种

2.(2020山东德州一中高二上月考)下列装置中,电流表指针不能发生偏转的是              (　　)

3.在常温条件下,如图所示,烧杯中放入用导线相连的铁、铜两个电极,加入适量的浓HNO3,已知停止工作时,Fe、Cu均有剩余。下列有关说法正确的是              (　　)

A.Fe在反应过程中始终作为负极

B.Cu能与浓HNO3反应,始终作为负极

C.反应一开始Cu电极逐渐溶解

D.反应开始时Fe电极反应式:Fe-2e- Fe2+

题组二　原电池的工作原理

4.(2020北京房山高二下期末)锌铜原电池装置如图所示,下列说法不正确的是              (　　)

A.电子从锌片经外电路流向铜片

B.盐桥中K+向负极移动

C.锌电极上发生的反应:Zn-2e- Zn2+

D.该装置实现了氧化反应和还原反应分开进行

5.如图,在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是              (　　)

A.外电路的电流方向为:X→导线→Y

B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe

C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应

D.若两电极都是金属,则它们的活动性:X>Y

6.(2020辽宁大连高二上期末)关于下列装置的说法中,正确的是 (　　)

A.装置①中,盐桥(含琼胶的KCl饱和溶液)中的K+移向CuSO4溶液

B.装置①中,Zn为负极,发生还原反应

C.装置②中的Fe得到电子

D.装置②中电子由Fe流向石墨,然后再经溶液流向Fe

7.下图所示原电池工作时,右池中Y2转化为Y3+,下列叙述正确的是 (　　)

A.左池电极反应式:X4++2e- X2+

B.每消耗1 mol Y2,转移3 mol电子

C.左池中阴离子数目增加

D.左、右两池的阴、阳离子能通过盐桥转移

题组三　原电池原理的应用

8.等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4中,同时向a中滴入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是              (　　)

9.(2020江苏苏北三市高三上模拟)依据Cd(Hg)+Hg2SO4 3Hg+Cd2++S反应原理,设计出韦斯顿标准电池,其简易装置如图。下列有关该电池的说法正确的是　              (　　)

A.电池工作时Cd2+向电极B移动

B.电极A上发生反应Hg2SO4+2e- 2Hg+S

C.电极B上发生反应Cd(Hg)-4e- Hg2++Cd2+

D.反应中每生成a mol Hg转移3a mol电子

10.(2021宁夏石嘴山第三中学高二上期中)有A、B、C、D四种金属,将A与B用导线连接浸入稀硫酸,B不易腐蚀;将A与D用导线连接浸入稀硫酸,电流从A流向D,其他无明显变化;若将B浸入C的盐溶液中,有金属C析出。这四种金属的活动性顺序为              (　　)

A.D>C>A>B　　　　　　　　B.D>A>B>C

C.D>B>A>C　　　　　　　　D.B>A>D>C

11.(2021云南昆明第一中学高三上双基检测)研究发现,锂和氧气反应的产物与温度有关,低于150 ℃时,反应为Li+O2 LiO2及2Li+O2 Li2O2;高于150 ℃时,则主要为2Li+O2 Li2O。基于此,研究人员设计了如图在较高温度下工作的Li-O2电池。

下列说法错误的是 (　　)

A.复合电极为正极

B.负极的电极反应式为Li-e- Li+

C.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-

D.与低温下的反应比较,该电池转移等量的电子所需氧气更少,具有更高的能量密度

12.现有A、B、C、D和Cu五种金属片,将其分别用导线连接后浸入稀硫酸中(如图),每次实验时,通过灵敏电流计测出电子流动方向如下。

根据上述情况,回答下列问题。

(1)上述五种金属的活动性顺序:　　　　　　　。 

(2)在①中,Cu片上观察到的现象是　　　　　　。 

(3)在②中,溶液中H+向金属片　　　　移动。 

(4)如果实验⑤用B、D,则导线中电流方向为　　　(填“B→D”或“D→B”)。 

(5)已知反应:Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+。请用下列试剂和材料,用上图所示装置,将此反应设计成原电池。

试剂:CuCl2溶液、FeCl3溶液、FeCl2溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、双氧水、NaOH溶液。

材料:Cu片、Fe片、石墨棒。

设计电池应选用的试剂和材料是　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　符合条件的原电池组合有:①铁棒、铜棒、稀H2SO4;②铁棒、铜棒、Fe2(SO4)3溶液;③铁棒、铂棒、稀H2SO4;④铁棒、铂棒、Fe2(SO4)3溶液;⑤铜棒、铂棒、Fe2(SO4)3溶液。综上共5种。

2.A　锌插入氯化铜溶液,锌置换出铜,电子不经过导线,没有电流产生,则电流表指针不发生偏转,A项正确;镁为负极,铝为正极,可构成原电池,电流表指针发生偏转,B项错误;锌为负极,铜为正极,可构成原电池,电流表指针发生偏转,C项错误;锌为负极,铜为正极,可构成原电池,电流表指针发生偏转,D项错误。

3.C　开始时,浓HNO3使铁钝化,Cu与浓HNO3发生反应,Fe作为正极,Cu作为负极,随反应的进行,浓HNO3变为稀HNO3,此时Fe作为负极,Cu作为正极,A、B项错误;反应一开始Cu电极作为负极,逐渐溶解,C项正确;反应开始时Fe电极作为正极,D项错误。

4.B　该原电池装置中Zn作为负极,Cu作为正极,电子从负极(锌片)经外电路流向正极(铜片),A项正确;在正极,Cu2++2e- Cu,正极区溶液中阳离子减少,所以盐桥中K+向正极移动,B项错误;锌电极为负极,Zn失电子生成Zn2+,发生的反应为Zn-2e- Zn2+,C项正确;负极Zn失电子发生氧化反应,正极Cu2+得电子发生还原反应,实现了氧化反应和还原反应分开进行,D项正确。

5.D　由题图可知该装置是原电池,外电路中电子从X电极流向Y电极,电流的流向与此相反,即Y→导线→X,A项错误;以稀硫酸为电解质溶液的原电池中较活泼的金属作为负极,较不活泼的金属或导电的非金属作为正极,若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe,B项错误;X是负极,负极上发生氧化反应,Y是正极,正极上发生还原反应,C项错误;该原电池中X是负极,Y是正极,若两电极都是金属,则它们的活动性:X>Y,D项正确。

6.A　装置①为原电池,锌比铜活泼,锌作为负极,铜作为正极,盐桥中的K+移向CuSO4溶液,即向正极移动,A项正确;装置①中,Zn为负极,发生氧化反应,B项错误;装置②中铁失去电子,C项错误;电子只能经过外电路,不能经过溶液,D项错误。

7.C　右池中Y2转化为Y3+,说明右池中的石墨为原电池的正极,则左池发生失电子的氧化反应,阳离子所带电荷数增加,由溶液呈电中性可知,阴离子数目增加,A项错误,C项正确;每消耗1 mol Y2,转移6 mol电子,B项错误;盐桥不能转移电池中的离子,D项错误。

8.D　由于两份Zn粉的质量相等,a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu,Zn的量减少,故产生H2的量减少,但a中Zn、Cu和稀H2SO4形成原电池,加快反应速率,D项图示符合要求。

9.B　根据电池总反应式可知,电池工作时Cd在负极失电子,故B为负极,电极反应式为Cd-2e- Cd2+,生成的Cd2+移向A极,A、C错误;正极上Hg2SO4得电子生成Hg和S,电极反应式为Hg2SO4+2e- 2Hg+S,结合总反应式知当生成a mol Hg时,转移a mol电子,B正确,D错误。

10.B　两种活动性不同的金属和稀硫酸构成原电池,较活泼的金属作为负极,负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀,较不活泼的金属作为正极,所以A的活动性强于B;外电路中电流由正极流向负极,将A与D用导线连接浸入稀硫酸,电流从A流向D,所以D的活动性大于A;金属的置换反应中,较活泼金属能置换出较不活泼的金属,说明B的活动性大于C,所以金属的活动性:D>A>B>C,B项正确。

11.C　根据图示,电子由负极流向正极,所以复合电极为正极,A项正确;锂电极为负极,锂失去电子,负极的电极反应式为Li-e- Li+,B项正确;电解质为熔融硝酸盐,没有水,所以氧气在较高温度下得到电子生成氧离子,电极反应式为O2+4e- 2O2-,C项错误;对比反应2Li+2O2 2LiO2、2Li+O2 Li2O2、2Li+O2 Li2O,转移等量的电子时,消耗的锂相同,较高温度时生成Li2O所需氧气更少,D项正确。

12.答案　(1)D>C>A>Cu>B　(2)有无色气泡生成　(3)C　(4)B→D　(5)FeCl3溶液、Cu片、石墨棒

解析　(1)原电池工作时,电子从负极经导线流向正极,以稀硫酸为电解质溶液时负极较活泼,由电子流向可知金属活动性:A>Cu、D>C、C>A、Cu>B,则金属活动性:D>C>A>Cu>B。

(2)在①中,Cu为正极,在正极氢离子得电子被还原生成氢气,可观察到Cu片上有无色气泡生成。

(3)在②中,溶液中H+向正极移动,即向C移动。

(4)如果实验⑤用B、D,因活泼性B<D,则电流B→D。

(5)根据反应Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+设计成原电池,Cu被氧化,应为负极,正极可为石墨棒,电解质溶液为氯化铁溶液。